三峡消落带落羽杉茎段外植体扩繁技术及防褐化机理研究

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三峡水库建成完工后,采取了“冬蓄夏排”的水位调度方式,冬季水位蓄至175 m高水位运行以满足发电需要,夏季水位降至145 m低水位以满足防洪需要。这种周期性的水位调度方式形成了垂直落差达30 m的消落带。三峡库区消落带具有反季节性水淹、水淹时间长、水淹深度大的特点。这种独特的水文节律使得库区消落带的生物多样性降低,生态屏障功能减弱,因此有必要在三峡库区消落带进行人工植被恢复重建。落羽杉(Taxodium distichum(L.)Rich.)为杉科落羽杉属落叶乔木,对多种恶劣环境具有很强的适应性,是三峡库区消落带人工植被重建的优良适生树种。为满足人工植被重建对落羽杉种苗的需求,有必要通过组织培养技术建立落羽杉快速繁殖体系。本研究以重庆市忠县石宝镇共和村汝溪河消落带原位生长的落羽杉枝条为试验材料,通过起始培养、丛芽诱导与伸长、继代增殖与生根、炼苗与移栽等步骤建立落羽杉快速繁殖技术体系,并探究不定芽增殖的防褐化机理,进而为三峡消落带生态修复与重建所需种苗做出切实贡献。主要研究结果如下:(1)落羽杉的起始培养以三峡库区消落带原位生长的当年生落羽杉枝条为试验材料,研究了外植体类型、外植体部位、不同表面消毒剂与消毒时间、不同植物抑菌剂以及不同植物生长调节剂对落羽杉起始培养的影响。试验结果表明,最佳外植体为半木质化茎段中部,外植体最佳消毒方式为先用75%乙醇漂洗30 s,无菌水冲洗3-5次,再用0.1%Hg Cl2消毒3 min,无菌水冲洗3-5次。消毒后的外植体接种于含有0.2%PPM的培养基MS+0.5 mg·L-1KT+0.4 mg·L-1NAA中,腋芽萌发率达66.67%,繁殖系数达1.5倍,由此获得一定数量的无菌苗。(2)落羽杉的丛芽诱导及伸长以起始培养获得的腋芽为外植体,研究不同基本培养基和不同植物生长调节剂对丛芽诱导的影响;以约长至2 cm的丛芽为外植体,研究不同谷氨酰胺(Gln)浓度对丛芽伸长的影响。试验结果表明,不同基本培养基和不同植物生长调节剂种类、浓度组合显著影响落羽杉丛芽的诱导,丛芽诱导最适合的培养基为1/2MS+0.5mg·L-16-BA+0.4 mg·L-1IBA,诱导率最高为83.33%,繁殖系数最高为2.58倍。丛芽在含700 mg·L-1Gln的培养基中培养30 d后伸长效果最好(4.1 cm),生长健壮。(3)落羽杉不定芽的防褐化机理以单个不定芽为外植体,接种至1/2MS+0.5 mg·L-16-BA+0.4 mg·L-1IBA基本培养基中,探究防氧化剂(hypo、Vc)、吸附剂(PVP、AC)、黑暗处理对不定芽褐化率、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)活性和总酚含量的影响。试验结果表明,五种防褐化处理中,褐化率的抑制效果依次为PVP>AC>hypo>黑暗>Vc;PPO活性的抑制效果依次为PVP>黑暗>hypo>Vc>AC;POD活性的抑制效果依次为hypo>AC>PVP>Vc>黑暗;总酚含量抑制效果依次为AC>PVP>黑暗>Vc>hypo;在防氧化剂处理中,褐化率和总酚含量、PPO和POD活性呈极显著正相关;在吸附剂处理中,褐化率和PPO、POD活性呈极显著正相关,和总酚含量呈负相关;在黑暗处理中,褐化率和PPO活性、总酚含量呈显著正相关,和POD活性呈正相关。(4)落羽杉不定芽的继代增殖和生根培养以单个不定芽为外植体,研究不同植物生长调节剂对不定芽继代增殖的影响;以继代增殖培养过程中单个不定芽为外植体,研究一般生根法、孔隙生根基质代替琼脂生根法对落羽杉不定芽生根率、平均根数、平均根长、生根指数的影响。试验结果表明,最适合落羽杉不定芽继代的培养基为1/2MS+0.5 mg·L-16-BA+0.4 mg·L-1IBA,1-3代平均繁殖系数为2.25倍,一般生根法的生根效果优于孔隙基质替代琼脂生根法。不定芽在培养基1/2MS+0.5 mg·L-1IBA+0.5 mg·L-1NAA+0.5 g·L-1AC中生根效果最好,培养60 d后生根率达55.56%,平均根数为8.17条,平均根长为5.86cm,生根指数达27.07,落羽杉幼苗生长旺盛,根系较为发达。(5)落羽杉幼苗的炼苗与移栽选取在生根过程中根系发育较好、大小生长状态基本一致的幼苗,探究封瓶炼苗时间和开瓶炼苗时间对幼苗成活率和生长状态的影响;选取生长状态良好、大小基本一致的幼苗进行室外移栽,探究移栽基质对落羽杉试管苗移栽成活率和生长状态的影响。试验结果表明,随着封瓶炼苗时间的延长,幼苗的存活率逐渐提高。随着开瓶时间的延长,存活率先提高后降低,污染率逐渐增加。封瓶炼苗21 d,开瓶炼苗3 d,存活率可达90%。在基质泥炭:蛭石:珍珠岩=3:1:1中,幼苗移栽30 d后成活率达100%,幼苗生长旺盛,有新芽生成。
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